深基坑中預應力錨桿邊坡支護技術的應用

概述
　　 近年來，隨著我國經濟建設的發展，在基坑支護方面，大量深基坑工程的出現，促進了設計計算理論和施工工藝的發展和不斷完善，已逐步形成了基坑工程學這一新興學科。根據基坑周邊環境、開挖深度、工程地質與水文地質、施工作業設備和施工季節等條件，通常采用排樁或地下連續墻、水泥土墻、土釘墻、逆作拱墻、放坡以及以上幾種組合使用的基坑支護結構方案。安全有效的基坑支護方法為主體結構的進一步實施創造了充分必要的條件。
　　 下面將以廣州地區某隧道工程深基坑支護為例，闡述預應力錨桿體系在深基坑支護應用中的可行性及優越性，進而就其在設計、施工等方面的注意事項進行說明。
　　工程概況
　　 該隧道工程全長515m、凈寬27m、最大挖深11m。在隧道線與交叉路線交匯處的一定平面范圍內采用閉口段隧道，其余部分開口段為U型下沉結構。
　　 該場區為城市鬧市區，施工期間不允許中斷現有交通。因此，本基坑為一級基坑，開挖時不允許支護結構體系本身的失效破壞以及周邊土體出現較大變形。
　　深基坑支護方案的選擇
　　 根據工程現場情況對現有常用的幾種支護結構形式進行排除選擇。首先是放坡，由于工程場地現有建筑物、構筑物密集且基坑等級要求較高，因此放坡方法在此不宜單獨或結合其它方法采用；第二是水泥土墻，基坑開挖深度較深且等級為一級，對基坑變形要求控制嚴格，且該地區地下水豐富、水位較高，因此這種方法不適用；第三是地下連續墻，該種支護結構安全可靠，且通過采用具有防滲功能的混凝土本身兼具止水功能，但是該種支護方法造價較高，且需要較高的施工技術和管理水平；第四種是排樁結構，當開口段開挖深度較淺時可以采用懸臂式排樁，基坑變形等指標滿足規范要求；第五種是排樁+錨桿（或內撐）組合結構，當閉口段基坑開挖深度較深時可以采用排樁與內撐或錨桿結合的辦法，既適應了該工程場地狹小的特點，又能夠嚴格控制周邊土體的水平位移、承受場區一部份水浮力作用，同時易于施工管理、節約工程造價。通過以上的判斷分析，基坑深度小于3.5m時采用排樁外圍水泥土止水帷幕，基坑深度大于3.5m配合使用內撐或錨桿支護結構體系。
　　深基坑撐桿與錨桿的應用比較分析
　　 一級基坑深度11m、寬度31.6m，根據國家及地方規定其最大水平位移控制值為30mm。基于以上相同的圍護結構、采用相同的場地地質條件和計算參數、考慮地面超載20kPa，采用各自方案的最不利荷載工況，針對撐桿方案和預應力錨桿方案進行各自的優化比選，最終確定各自方案如下：
　　 撐桿方案：橫撐采用￠600x12mm鋼管、水平間距6m 、豎向間距4m（豎直方向布置3道）；由于基坑較寬，為保證橫撐穩定在寬度方向設立兩道豎撐，豎撐采用￠600x12mm鋼管并插入底板以下5m；同時在垂直橫撐和豎撐方向設置型鋼聯系桿。
　　 預應力錨桿方案：采用雙排（豎直方向）7￠5的強度等級1570Mpa的預應力鋼絞線，錨桿水平間距1.5m、豎直間距3.5m，錨桿自由段長度5m、錨固段長度10m。

　　經濟性能比較：撐桿法大部分桿件按照租賃考慮。設鋼管租賃費用16元/噸/天，以12m基坑節段70噸鋼材用量、工期一個月，需費用約35萬；而錨桿法預應力鋼鉸線約375元/m，12m基坑節段共需1100m，費用約40萬，且必要時錨桿也可以回收重新再利用。
　　 由此最終采用了排樁外加水泥土樁并且配合使用預應力錨桿的支護方法。通過施工階段觀察與監測，支護結構安全可靠，且對基坑周邊建筑物、構筑物影響小滿足規范要求，取得了良好的使用效果。實踐證明，預應力錨桿技術的應用安全可靠、切實可行，確保該隧道工程如期通車，獲得更大的經濟與社會效益。
　　預應力錨桿技術設計、施工等注意事項
　　 設計方面：
　　 預應力錨桿宜選用鋼絞線、高強鋼絲或高強螺紋鋼筋，當預應力值較小或錨桿長度小于20m時，也可采用HPB335或HRB400鋼筋；水泥應采用普通硅酸鹽水泥，必要時可采用抗硫酸鹽水泥，不得使用高鋁水泥；細骨料應選用粒徑小于2mm的中細砂；水質不得使用污水或PH值小于4的酸性水；塑料套管材料應具有足夠強度，具有抗水性和化學穩定性，與水泥砂漿和防腐劑接觸無不良反應；隔離架應由鋼、塑料或其它對桿體無害的材料制作，不得使用木質隔離架。
　　 錨桿布置時，上下排錨桿垂直間距不小于2.0m，水平間距不小于1.5m；錨桿的傾斜角度宜為10～30°；錨桿的預加力宜取錨桿軸向受拉承載力設計值的0.6~0.8倍。
　　 施工方面：
　　 預應力錨桿技術按照施工工藝基本可以分為鉆孔、錨桿桿體組裝與安放、注漿、張拉與鎖定等，各流程操作必須符合設計要求及《土層錨桿設計與施工規范》（CECS22：90）。且在錨桿施工前，宜取兩根錨桿進行試驗作業以考核施工工藝和施工設備的適應性。
　　 鉆孔過程中，應防止埋鉆、卡鉆等各種孔內事故。鉆孔完畢后，用清水把孔底沉渣沖洗干凈，直至孔口返出清水。
　　 錨桿桿體的組裝與安放過程中若發現孔壁坍塌，應重新透孔、清孔，直至能順利送入錨桿為止。
　　 注漿：由于不得對錨桿自由段的變形產生任何限制因此自由段不可灌漿。
　　 張拉與鎖定： 錨桿張拉前至少先施加一級荷載（1/10錨拉力），使各部緊固伏貼和桿體完全平直，保證張拉數據準確。
　　小結
　　 預應力錨桿的支護方法有其特定的適用范圍，對地質條件，周邊環境要求較高，但其使用設備較少、工期短以及信息化設計施工，易于動態管理，保證支護的安全。
　　我們相信：通過不斷的總結，將使預應力錨桿支護技術應用更成熟、更經濟實用，將極大的提高市場競爭力。